TWI609118B

TWI609118B - Composite concrete pile

Info

Publication number: TWI609118B
Application number: TW105141886A
Authority: TW
Inventors: wei qing Yu; sheng nan Li
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2017-12-21
Also published as: TW201712189A

Description

複合式混凝土樁

本發明是有關於一種基礎樁，特別是指一種使用於建築工程和結構工程的複合式混凝土樁。

興建大型或高層建築物時，如果遭遇地層強度不足或鬆軟土層時，往往需應用置入地面下的基礎樁將上層之建築物的載重傳遞至土壤承載層或較堅硬的地盤，以增加建築物結構的安全性及穩定性。其中，又以預應力混凝土管樁為工程市場中最常見的樁型式。

參閱圖1、2，現有預應力混凝土管樁1包括一個以混凝土所製成且環繞界定出一內孔111的混凝土樁壁11、兩個分別位於該混凝土樁壁11兩相反端且能與該內孔111相連通的環狀端板12、多數兩端分別嵌設於所述環狀端板12中且沿該混凝土樁壁11縱向延伸的異形鋼棒13，及一沿該混凝土樁壁11縱軸向全長且纏繞所述異形鋼棒13之外的螺旋鋼線14。

在實務應用上，該螺旋鋼線14的纏繞間距在該預應力混凝土管樁1的兩端頭段是較小的，一般約在間距5至10厘米(cm)，而在該預應力混凝土管樁1的中間段是較大的，一般約在間距10至30厘米(cm)，這是配合結構設計所需，以加強該預應力混凝土管樁1接近端頭部位的強度，並能兼顧成本。所述異形鋼棒13通常有施加先拉式預應力，以增加該預應力混凝土管樁1的強度及耐久性。

施加於該預應力混凝土管樁1的樁頂的作用力，傳遞至樁頂的該端板12或所述異形鋼棒13，再傳遞至該預應力混凝土管樁1的下方。而該螺旋鋼線14除了用以承受該混凝土樁壁11所受的水平剪力外，也能提供所述異形鋼棒13的側向支撐。

現有預應力混凝土管樁1多是預先在工廠中製作，再以車輛載運到施工處，礙於製作模具以及載運車輛的長度限制，因此，現有預應力混凝土管樁1的長度大多在8至18米(m)之間。若是需置入地面下之該預應力混凝土管樁1的深度超過一支預應力混凝土管樁1的長度時，即必需接合多數支預應力混凝土管樁1，以達到所需的土層深度需求。

參閱圖3，現有預應力混凝土管樁1較為常見的接合是利用銲接方式銲合兩個上、下疊置之預應力混凝土管樁1的端板12，以結合成為更長的樁，延長預應力混凝土管樁1的整體長度。上下疊置二預應力混凝土管樁1間的結合，是依賴二預應力混凝土管樁1接合處的端板12的銲合結合，或依賴其他機械螺栓接合或插栓接合的方式達成。由於這些兩預應力混凝土管樁1間的結合方式乃是目前土木工程工地上普遍施行的方式，且不在本發明專利申請範圍，在此不多作敘述。

大家都知道，該銲接處100的結構強度較為脆弱，而且該銲接處100又長期曝露於地下土壤或地下水的環境中，而所述端板12都是鋼製品，容易發生鏽蝕而影響接合強度與耐久性。一旦該銲接處100發生鏽蝕，就會造成相互接合之預應力混凝土管樁1的承載力減損甚至喪失，進而導致所述預應力混凝土管樁1上方的建築物遭到損壞。也由於現有的預應力混凝土管樁1接樁處的缺失，因此，現有預應力混凝土管樁1在重要結構物的使用上是受到工程界的極大的疑慮和使用限制。

參閱圖4，兩相互上下疊置銲接的預應力混凝土管樁1是透過樁頭處理方法以連結一基礎承台A。所述樁頭處理方法是將多數樁頭錨定鋼筋101置入位於圖4中上方之該預應力混凝土管樁1的頂部的內孔111約1.5至3米(m)深後，再填入膨脹混凝土102以錨定所述樁頭錨定鋼筋101。

利用部分或全部凸出該預應力混凝土管樁1頂部的所述樁頭錨定鋼筋101以連結該基礎承台A。而乾硬後的該膨脹混凝土102，就會和位於圖4中上方之該預應力混凝土管樁1的該混凝土樁壁11產生摩擦力，將由所述樁頭錨定鋼筋101所傳遞下來的力量再傳遞至該混凝土樁壁11。但是，僅以該膨脹混凝土102與該混凝土樁壁11間之摩擦力以固定所述樁頭錨定鋼筋101，容易因長期受力搖晃的反覆作用，或受到地下土壤和地下水環境的影響使得該膨脹混凝土102磨損或老化而發生鬆脫現象，造成該膨脹混凝土102與該混凝土樁壁11間接合的結構強度不足。因此，無法用於安全要求較嚴格或使用壽命要求較長的結構工程上。

舉例來說，將多數樁頭錨定鋼筋101置入一外徑60厘米(cm)、內徑40厘米的預應力混凝土管樁1樁頂部之內孔111內2米深，並填灌膨脹混凝土102。該膨脹混凝土102和該混凝土樁壁11間的長期有效摩擦力強度大約是2kg/cm2。而埋置在該膨脹混凝土102中的所述樁頭錨定鋼筋101僅能承受=接觸面周長*長度*容許應力=(π*40cm)*200cm*2kg/cm2=50240kg約50噸的力量。當來自上方的基礎承台A的力量超出該容許力量50頓時，就可能會發生該預應力混凝土管樁1和該基礎承台A間的接頭鬆脫的情形，進而危及該預應力混凝土管樁1上方的建築物安全。

參閱圖5，另一種與圖4相似之兩相互銲接的預應力混凝土管樁1。差別在於，位於下方之該預應力混凝土管樁1的一端是呈尖錐狀，以便利用打樁機(圖未示)直接將所述預應力混凝土管樁1直接打擊入地下土層。這是普遍應用在預應力混凝土管樁1的錘擊式或壓入式施工的方式。與圖4所示的預應力混凝土管樁1一樣，有著銲接處100容易鬆脫的相同缺失。

為了改善上述預應力混凝土管樁1的缺點，工程界業者研發出如圖6所示中華人民共和國第CN102953375B號專利的預應力混凝土管樁1’。其改善之處在於：該預應力混凝土管樁1’在鄰近該混凝土樁壁11兩開口端112的內孔111中間隔設置多個強化單元15。每一強化單元15包括相互交疊而概呈十字形地位於該內孔111中的一第一金屬件151與一第二金屬件152。所述第一金屬件151與第二金屬件152是竹節鋼筋。

參閱圖7，實際應用時，是先在上下接合之兩預應力混凝土管樁1’之接合處103的內孔111中置入多數垂直鋼筋104並填灌填芯混凝土105；等到填芯混凝土105乾硬後，就可以利用臨近接合處103的所述強化單元15，將位於上方之該預應力混凝土管樁1’作用於所述垂直鋼筋104或樁頂112上的荷重傳遞至位於下方的預應力混凝土管樁1’，以達成荷重傳遞的目的。

當進行樁頭處理作業時，則是在位於上方之該預應力混凝土管樁1’接近樁頂112的內孔111中置入多數垂直鋼筋107並填灌填芯混凝土108，等到該填芯混凝土108乾硬後，就可利用位於上方之該預應力混凝土管樁1’內的所述強化單元15，將該基礎承台A傳遞至所述垂直鋼筋107的荷重，再傳遞至該位於上方之該預應力混凝土管樁1’的該混凝土樁壁11上。

由上述可知，該基礎承台A的荷重是先作用於上方之該預應力混凝土管樁1’內的所述垂直鋼筋107與樁頂112，再經由接近該基礎承台A處的填芯混凝土108與該強化單元15傳遞至位於上方之該預應力混凝土管樁1’的該混凝土樁壁11，之後，再傳遞至位於接合處103的所述垂直鋼筋104，然後，再經由接近該接合處103的該填芯混凝土105與該強化單元15傳遞至位於下方之該預應力混凝土管樁1’的該混凝土樁壁11上，最後，再傳遞至土層。如此，雖然可以提升接合處103與樁頭處理作業的穩定性，但是，由於所述強化單元15只設置在鄰近端口112處，不僅會導致該基礎承台A之荷重的傳遞如圖8箭頭所示過於曲折，也會形成力量傳遞的限制。

中華人民共和國第CN102953375B號專利，雖然改進了現有預應力混凝土管樁1在樁頭處理和接樁處的許多缺失，可以使用在較不重要的建築和結構工程應用上。但是，這樣曲折的力量傳遞模式，是結構工程所不易認同的，尤其是那些重大或重要的結構物，例如交通橋樑等的基礎工程。

參閱圖9、10，日本實開昭第S38-1232號專利所公開「混凝土基礎樁的接合裝置」的技術大致是與圖7相似，差別在於：位於接合處103之補強鋼筋106的兩端是呈U字型的彎鉤狀，藉以增加握持力量以防止該補強鋼筋106被外力拔出而致失效。但是該內孔111的空間本來就十分有限，要在設置有強化單元15的該內孔111中，設置兩端呈U字型彎鉤狀的所述補強鋼筋106施工更是困難而容易導致失敗。以直徑19至25毫米(mm)的竹節鋼筋而言，若採用U字型的彎鉤，就需要大約是在155至210毫米(mm)左右的彎鉤突出尺寸，是一個相當大的尺寸，想穿入上方樁之該內孔111中呈米字型的交叉該強化單元15的狹小空隙中，施工上的難度十分的高。

其次，圖9、10的施工方法是先在下方樁中先置入所述補強鋼筋106，再澆注混凝土109，待該混凝土109乾硬後，再將上方樁疊置在下方樁的上面，再澆注其上的混凝土110。

這樣的施工方式，除了所述補強鋼筋106不易插入該上方樁的該內孔111的該強化單元15的空隙中，而致失敗。該下方樁的內孔111的該混凝土109須先澆注，等待乾硬，才能施作該上方樁的部份十分耗費時間，例如此一部份即須等待3至28天的乾硬時間，會造成施工成本的高漲和工期的延宕浪費，也會造成前後期灌注的混凝土間的施工裂縫。在所述補強鋼筋106不易插入的情況，造成圖9、10所示，日本實開昭第S38-1232號專利專利所揭示的技術，不如圖7所示中華人民共和國第CN102953375B專利接樁處採用的無彎鉤設置的該垂直鋼筋104，可輕易直接插入該強化單元15 的該第一金屬件151與該第二金屬件152間的空隙。

參閱圖11，日本實開昭第S58-6841號專利所公開「含有交叉式鐵筋之已製混凝土椿」的技術則是在距離樁的端口112約50厘米處放入設有彎曲狀之交叉式鐵筋16，之後由該端口112朝樁尖18方向間隔每2米逐一放入筆直的交叉式鐵筋17，以防止發生幼兒掉落事故且提升強度。

參閱圖12，當基礎樁置入土層中，承受來自基礎承台A的垂直壓力P和水平力V時，最常見的即是承受其組合後的綜合作用力F，最典型的破壞情形是呈現45度角的斜向破壞，常見的樁體外表是呈現45度角的斜向裂縫B。所以，由圖11所述之交叉式鐵筋16、17的設置而成為補強筋時，必須在設置在縱軸向間距S須小於樁體的外徑D，否則在45°度角的該斜向裂縫B產生時，就無法成為補強的結構機制。

但是，由於所述交叉式鐵筋17間的間距過大，因此，不足以作為傳遞力量的結構媒介，無法確保荷重可以完全傳遞至地下土層。而且圖11除了所述交叉式鐵筋16、17的設置外，也未見到任何補強的設計及實施例，故無從判斷圖11的補強機制。

因此，本發明之目的，即在提供一種能提升整體強度且穩定傳遞荷重的複合式混凝土樁。

於是，本發明複合式混凝土樁，包含上下結合的一下樁單元與一上樁單元，及一穿置連結該上樁單元與該下樁單元的軸向強化單元。

該下樁單元包括一個形成有一盲孔的樁體，及多數沿該樁體的全長間隔設置於該盲孔內的水平強化機構，該盲孔是沿一軸線方向延伸，每一水平強化機構具有多數交叉相疊的水平強化金屬件，而且每兩相鄰的水平強化機構的間距不大於該樁體外徑的1.2倍。

該上樁單元包括至少一位於該下樁單元的樁體上方且形成有一通孔的樁體，及多數沿該樁體的全長間隔設置於該通孔內的水平強化機構，該通孔是該沿該軸線方向延伸且與該盲孔相連通，每一水平強化機構具有多數交叉相疊的水平強化金屬件，而且每兩相鄰的水平強化機構的間距不大於該樁體外徑的1.2倍。

該軸向強化單元包括至少一沿該軸線完全貫穿該通孔而伸入該盲孔內的軸向連結機構，及一完全灌注於該通孔與該盲孔內且包覆位於該通孔與該盲孔間之軸向連結機構與所述水平強化機構的填芯混凝土。

因此，本發明的另一目的，即在提供一種能提升整體強度且穩定傳遞荷重的複合式混凝土樁。

該下樁單元包括一個形成有一通孔的樁體，及多數沿該樁體的全長間隔設置於該通孔內的水平強化機構，該通孔是沿一軸線方向延伸，每一水平強化機構具有多數交叉相疊的水平強化金屬件，而且每兩相鄰的水平強化機構的間距不大於該樁體外徑的1.2倍。

該上樁單元包括至少一位於該下樁單元的樁體上方且形成有一通孔的樁體，及多數沿該樁體的全長間隔設置於該通孔內的水平強化機構，該上樁單元的通孔是該沿該軸線方向延伸且與該下樁單元的通孔相連通，每一水平強化機構具有多數交叉相疊的水平強化金屬件，而且每兩相鄰的水平強化機構的間距不大於該樁體外徑的1.2倍。

該軸向強化單元包括至少一沿該軸線完全貫穿該上樁單元的通孔而伸入該下樁單元的通孔內的軸向連結機構，及一完全灌注於所述樁體的通孔內且包覆位於所述通孔間的軸向連結機構與所述水平強化機構的填芯混凝土。

本發明之功效在於：利用所述沿該樁體的全長間隔設置，而且每兩相鄰的間距不大於該樁體外徑的1.2倍的水平強化機構，以提升整體強度並穩定傳遞荷重。配合該軸向強化單元還能提升上下結合的該下樁單元與該上樁單元間的結合強度。

21‧‧‧樁體

211‧‧‧混凝土樁壁

212‧‧‧環壁部

213‧‧‧擋止部

214‧‧‧軸向鋼棒

215‧‧‧螺旋鋼線

216‧‧‧通孔

217‧‧‧盲孔

218‧‧‧上段

219‧‧‧下段

22‧‧‧水平強化機構

221‧‧‧水平強化金屬件

222‧‧‧結構段

223‧‧‧連接段

23‧‧‧第一環狀開口端板

24‧‧‧第二環狀開口端板

25‧‧‧封板

26‧‧‧開放端板

3‧‧‧下樁單元

4‧‧‧上樁單元

5‧‧‧軸向強化單元

51‧‧‧軸向連結機構

511‧‧‧軸向連結鋼筋

512‧‧‧繫結鋼筋

52‧‧‧填芯混凝土

61‧‧‧機具

62‧‧‧臨時工作孔

63‧‧‧鋼套管

64‧‧‧特密管

65‧‧‧樁孔

66‧‧‧水泥漿

200‧‧‧基礎平台

L‧‧‧軸線

C‧‧‧接合處

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一剖視圖，說明一現有預應力混凝土管樁；圖2是一剖視圖，說明圖1的徑向結構；圖3是一剖視圖，說明兩現有預應力混凝土管樁上下接合的態樣；圖4是一剖視圖，說明兩相互銲接的預應力混凝土管樁的樁頭處理方法；圖5是一剖視圖，說明另一兩相互銲接的預應力混凝土管樁的樁頭處理方法；圖6是一剖視圖，說明中華人民共和國第CN102953375B號專利；圖7是一剖視圖，說明如圖6所示預應力混凝土管樁的樁頭處理方法；圖8是一示意圖，說明圖7荷重的傳遞型態；圖9是一剖視圖，說明日本實開昭第S38-1232號「混凝土基礎樁的接合裝置」的態樣；圖10是另一剖視圖，說明圖9中強化單元的態樣；圖11是一剖視圖，說明日本實開昭第S58-6841號「含有交叉式鐵筋之已製混凝土椿」的態樣；圖12是一剖視圖，說明混凝土樁的受力行為；圖13是一剖視圖，說明本發明複合式混凝土樁的一上樁單元；圖14是一剖視圖，說明該上樁單元之一水平強化機構的態樣；圖15是一俯視圖，說明該上樁單元另一種水平強化機構的態樣；圖16是一俯視圖，說明該上樁單元又一種水平強化機構的態樣；圖17是一俯視圖，說明該上樁單元再一種水平強化機構的態樣；圖18，是一局部放大剖視圖，說明該上樁單元另一種水平強化金屬件的態樣；圖19，是一局部放大剖視圖，說明該上樁單元又一種水平強化金屬件的態樣；圖20是一局部放大剖視圖，說明該上樁單元再一種水平強化金屬件的態樣；圖21是一局部放大剖視圖，說明該上樁單元另一種水平強化金屬件的態樣；圖22是一局部放大剖視圖，說明該上樁單元另一種水平強化金屬件的態樣；圖23是一剖視圖，說明本發明複合式混凝土樁之一下樁單元；圖24是一剖視圖，說明該下樁單元的另一態樣；圖25是一剖視圖，說明該下樁單元的另一態樣；圖26是一剖視圖，說明該下樁單元的又一態樣；圖27是一剖視圖，說明該下樁單元的又一態樣；圖28是一剖視圖，說明本發明複合式混凝土樁的第一實施例；圖29是另一剖視圖，說明該複合式混凝土樁的第一實施例中軸向強化單元的態樣；圖30是一剖視圖，說明本發明複合式混凝土樁的第二實施例；圖31是另一剖視圖，說明該複合式混凝土樁的第二實施例中軸向強化單元的態樣；圖32是一剖視圖，說明本發明複合式混凝土樁的第三實施例；圖33是一剖視圖，說明本發明複合式混凝土樁的第四實施例；圖34是一剖視圖，說明本發明複合式混凝土樁的第五實施例；圖35是一剖視圖，說明本發明混複合式凝土樁的第六實施例；圖36是一剖視圖，說明本發明複合式混凝土樁的第七實施例；圖37是一剖視圖，說明本發明複合式混凝土樁的第八實施例；圖38是一剖視圖，說明本發明複合式混凝土樁的第九實施例；圖39是一示意圖，說明本發明複合式混凝土樁的施作方法；圖40是一剖視圖，說明該施作方法中軸向強化單元的態樣；圖41是一示意圖，輔助說明接續於圖39之該施作方法後的作法；圖42是一示意圖，說明本發明複合式混凝土樁的另一種施作方法；及圖43、44是示意圖，說明本發明複合式混凝土樁的再一種施作方法。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

本發明複合式混凝土樁之第一實施例包含一下樁單元3、一位於該下樁單元3上方的上樁單元4，及一軸向連接該上樁單元4與該下樁單元3的軸向強化單元5。

參閱圖13、14，該上樁單元4包含一個形成有一沿一軸線L方向延伸的通孔216的樁體21、多數沿該樁體21的全長間隔設置於該通孔216內的水平強化機構22，及分別連設於該樁體21兩端且連通該通孔216的一第一環狀開口端板23與一第二環狀開口端板24。

該樁體21具有一個環繞該軸線L界定出該通孔216且以混凝土製成的混凝土樁壁211、多數沿該軸線L方向延伸設置於該混凝土樁壁211的全長範圍內的軸向鋼棒214，及一在該混凝土樁壁211的全長範圍內螺旋纏繞所述軸向鋼棒214的螺旋鋼線215。所述軸向鋼棒214可以是鋼鉸線、鋼線或異形鋼棒，且可以施加先拉式預應力，以讓混凝土樁壁211的混凝土能存在預應力，增強混凝土對外界環境的抵抗力，就如同現有的預應力混凝土管樁一樣。於本實施例中，所述軸向鋼棒214是施加先拉式預應力的異形鋼棒。

每一水平強化機構22具有二交叉相疊而概呈十字型的水平強化金屬件221，每一水平強化金屬件221具有一顯露於該通孔216內的結構段222，及兩分別一體連設於該結構段222兩端且錨固於該混凝土樁壁211內的連接段223。而且每兩相鄰的水平強化機構22的間距不大於該樁體21外徑的1.2倍。

由於所述水平強化金屬件221的用途是將力量傳遞到兩端的混凝土樁壁211，所以所述水平強化金屬件221必須錨定在混凝土樁壁211的混凝土中。實際運用上，所述水平強化金屬件221是綁紮在所述軸向鋼棒214或該螺旋鋼線215上，以便在工廠製造混凝土樁壁211的乾硬過程中能固定所述水平強化金屬件221的位置，並非依靠該水平強化金屬件221的相互接觸來傳遞力量。所述二水平強化金屬件221交叉相疊只是方便固定該水平強化金屬件 221的組立，接觸相疊並非一定是必要的，只要相接近，例如間隔5至10厘米，即可達成力量的傳遞目的，並不影響本發明的功能。

而且所述水平強化機構22的間距是與所述水平強化機構22相對於該第一環狀開口端板23及該第二環狀開口端板24的距離呈正比，也就是說，愈接近該第一環狀開口端板23或該第二環狀開口端板24之所述水平強化機構22的間距較小，愈接近樁體21中央的所述水平強化機構22的間距較大。

利用所述沿該樁體21的全長間隔設置，而且每兩相鄰的間距不大於該樁體21外徑的1.2倍的水平強化機構22，約可補強圖12中的綜合作用力F，以提升整體強度並穩定傳遞荷重。而將每一水平強化金屬件221的連接段223嵌置於該混凝土樁壁211內，能進一步提升所述水平強化金屬件221與該混凝土樁壁211的結合力。

所述水平強化機構22的間距也可以是相同的，以便能在工廠生產中方便施行。在樁體21的全長度中，以樁體21兩端最為脆弱，同時也有接樁的需求。所以，在接近該樁體21兩端的所述水平強化機構22的間距較小，而在接近該樁體21中央處的所述水平強化機構22的間距較大的設計，不僅可以符合樁體21的力量行為達成強化的效果又能兼顧成本。

實際應用上，所述水平強化機構22也可以如圖15所示具有兩兩交叉相疊而概呈十字型的水平強化金屬件221。利用增加水平強化金屬件221的數量，可以提升承受沿軸線L(顯示於圖13)方向之剪力的能力。

當該樁體21外徑加大，該樁體21截面的周長也會相對應的加大，必須增加所述水平加強金屬件221的數量，以便增加和該混凝土樁壁211的接觸點位置，以均勻力量的傳遞。當然，所述水平強化機構22也可以如圖16所示具有兩兩交叉相疊且靠近混凝土樁壁211而概呈井字型的水平強化金屬件221。以增加該混凝土樁壁211中間部位的空間，以便於灌漿管(圖中假想線所示)的進出操作。此外，所述水平強化機構22也可以如圖17所示具有三隻交叉相疊且靠近混凝土樁壁211而概呈三角型的水平強化金屬件221。

而每一水平強化金屬件221的所述連接段223除了如圖14所示筆直錨固於該混凝土樁壁211內之外，也可以如圖18所示，其中一連接段223是直線錨固於該混凝土樁壁211內，另一連接段223則是相對該結構段222彎折而錨固於該混凝土樁壁211內，或是如圖19所示，每一水平強化金屬件221的兩連接段223是同方向彎折而錨固於該混凝土樁壁211內，或是如圖20所示，每一水平強化金屬件221的兩連接段223是不同方向彎折而錨固於該混凝土樁壁211內，甚至是如圖21、22所示，每一水平強化金屬件221 的兩連接段223的斷面積大於一體連設的該結構段222的斷面積以增加錨定強度。當然，在實際應用上，所述水平向強化金屬件221可以是竹節鋼筋或圓形鋼棒或方形鋼棒，而且所述水平向強化金屬件221的其中一連接段223可以是筆直或是彎折地錨固於該混凝土樁壁211內，另一連接段223則是斷面積較大之擴大頭的型態，依然具有增加錨固強度的效果。

參閱圖23，該下樁單元3大致是與該上樁單元4相似，不相同的地方在於：該混凝土樁還包含一封設於該第二環狀開口端板24外的封板25，且所述水平強化機構22間的間距是相等的。

參閱圖24，該下樁單元3的另一態樣可以是包含一樁體21、多數水平強化機構22，及一第一環狀開口端板23。不同的地方在於：混凝土樁還包含一連設於該樁體21遠離該第一環狀開口端板23之一端以封擋該通孔216的封板25。此種態樣透過該封板25連設於該樁體21遠離該第一環狀開口端板23之一端，可以減少構件降低成本。

參閱圖25，該下樁單元3的另一態樣可以是：該混凝土樁包含一形成有一個沿一軸線L方向延伸的盲孔217的樁體21，及一連設於該樁體21且連通該盲孔217的開放端板26。

該混凝土樁壁211具有一環壁部212，及一個一體連設於該環壁部212之一端且呈平板狀的擋止部213，該環壁部212與該擋止部213相配合界定出該盲孔217，所述軸向鋼棒214與該螺旋鋼線215以及所述水平強化機構22是在該環壁部212的全長範圍內，而且而每一水平強化金屬件221的所述連接段223是錨固於該環壁部212。

參閱圖26，該下樁單元3的又一態樣是：該擋止部213的外徑大於該環壁部212的外徑，以創造出比該環壁部212更大的樁底截面積增加樁端承載力。

參閱圖27，該下樁單元3的又一態樣還可以是：該混凝土樁壁211具有一環壁部212，及一個一體連設於該環壁部212之一端且呈尖錐狀的擋止部213，該環壁部212與該擋止部213相配合界定出該盲孔217。

此種態樣除了可以達成與前面所述之態樣相同的功效外，尖錐狀的擋止部213，可以直接利用打樁機(圖未示)打擊入地下土層。

參閱圖28、29，該軸向強化單元5包括一沿該軸線L完全貫穿所述樁體21的通孔216的軸向連結機構51，及一完全灌注於所述樁體21的通孔216內且包覆位於所述通孔216內的所述軸向連結機構51與所述水平強化機構22的填芯混凝土52。該下樁單元3的封板25可以作為灌注該填芯混凝土52的模板，而該軸向連結機構51具有多數沿該混凝土樁壁211的周緣間隔設置的軸向連結鋼筋 511。

於本實施例中，所述軸向連結鋼筋511的一端是觸抵於該封板25，而另一端則是全部突出該上樁單元4樁頂的第一環狀開口端板23以連接一基礎承台200。實際應用上，所述軸向連結鋼筋511的也可以只是接近該封板25，而另一端則是部分凸出該上樁單元4的第一環狀開口端板23，依然可以達成相同的功效。

該填芯混凝土52硬化後，和所述軸向連結鋼筋511及所述水平強化機構22的水平強化金屬件221結合成為穩定的鋼筋混凝土結構，並進一步與該上樁單元4及該下樁單元3結合為穩定的結構體，不但能同時藉由該上樁單元4的該樁體21，以及由所述軸向連結鋼筋511、該填芯混凝土52與所述水平強化金屬件221結合而成的鋼筋混凝土結構，而穩定地將該基礎承台200的荷重傳遞到該上樁單元4與該下樁單元3周邊和底部的土層，還可以提升所述相連接之該上樁單元4與該下樁單元3間的結合力與穩定性，進而提升整體的拉拔抵抗力、承載力、水平剪力與結構強度。於本實施例中該填芯混凝土52是使用普通型混凝土。實際應用上，也可以使用早強型混凝土，以便進一步縮減該填芯混凝土52的乾硬時間，由傳統的28天的乾硬時間，縮減到3至7天，可以有效的節省工期。

而且當該上樁單元4的第二環狀開口端板24，與該下樁單元3的第一環狀開口端板23的接合處C發生鏽蝕時，由所述軸向連結鋼筋511、填芯混凝土52與所述水平強化金屬件221結合而成的鋼筋混凝土結構仍然保持完整，因此，該上樁單元4與該下樁單元3的螺旋鋼線215仍可提供由所述軸向連結鋼筋511、填芯混凝土52與所述水平強化金屬件221結合而成的鋼筋混凝土結構充足的鋼線功能，以繼續傳遞基礎承台200的荷重，不用擔心結構弱化與可靠度降低等問題。此外，利用填芯混凝土52包覆位於所述通孔216內的所述軸向連結鋼筋511與所述水平強化金屬件221，所述軸向連結鋼筋511與所述水平強化金屬件221不但不易發生鏽蝕，更能充份確保該上樁單元4與該下樁單元3接合處C的強度。

於本實施例中，該上樁單元4與該下樁單元3的樁體21尺寸都是外徑60厘米、內徑40厘米、長度12米；每兩相鄰之水平強化機構22的縱軸向間距是30厘米，而所述水平強化機構22的所述水平強化金屬件221是直徑16毫米、降伏強度為2800kg/cm2(約為274N/mm2或約39853psi)的竹節鋼筋；而該軸向強化單元5包括12支軸向連結鋼筋511，每一軸向連結鋼筋511是直徑22毫米、降伏強度為4200kg/cm2(約為412N/mm2或約59779psi)的竹節鋼筋，該填芯混凝土52的抗壓強度是280kg/cm2(約為27N/mm2或約3985psi)。

當該上樁單元4的第二環狀開口端板24，與該下樁單元3的第一環狀開口端板23的接合處C發生鏽蝕時，該軸向強化單元5 仍能提供：拉力=軸向連結鋼筋數*鋼筋斷面積*鋼筋強度=12支*(π/4*2.22)*4200kg/cm2=191 ton的拉力；在承受壓力時，也可以有191 ton的抗壓力，或由該填芯混凝土52承受=混凝土面積*混凝土強度=(π/4*402)*280kg/cm2=351 ton的壓力。因此，本實施例確實足以繼續傳遞基礎承台200的荷重，不用擔心接合處C因鏽蝕所造成之結構弱化與可靠度降低等問題。

參閱圖30、31，本發明複合式混凝土樁之第二實施例大致是與該複合式混凝土樁的第一實施例相似，不相同的地方在於：該複合式混凝土樁的軸向強化單元5包括4個軸向連結機構51，每一軸向連結機構51具有3支軸向連結鋼筋511，以及多數沿該軸線L間隔分佈於所述軸向連結鋼筋511上，以固定所述軸向連結鋼筋511的繫結鋼筋512。利用所述繫結鋼筋512定位所述軸向連結鋼筋511，能確保所述軸向連結鋼筋511的位置與間距，便於將所述軸向連結鋼筋511穿置所述通孔216。

由於該複合式混凝土樁的通孔216的深度相當深，要逐支將所述軸向連結鋼筋511插入所述通孔216中，又要保持固定的間距是相當費時又不容易的作業。利用所述繫結鋼筋512，將所述軸向連結鋼筋511組合成一個軸向連結機構51，一次插入施工，可集中多數軸向連結機構51一併施工，除了可保持所述軸向連結鋼筋511的適當間距與提升品質外，更能節省施工時間。

參閱圖32，本發明複合式混凝土樁之第三實施例大致是與該複合式混凝土樁的第二實施例相似，不相同的地方在於：該複合式混凝土樁包含兩相互上下疊置接合的上樁單元4。由於本實施例大致是與該第二實施例相似，因此，除了可以達成與該第二實施例相同的功效外，還能增加複合式混凝土樁的總長以深入更深的土層中。當複合式混凝土樁的總長度須要更長時，利用本實施例的方式類推，結合更多的該上樁單元4即可達到目的，例如連接二節以上的該上樁單元4。

參閱圖33，本發明複合式混凝土樁之第四實施例大致是與該複合式混凝土樁的第二實施例相似，不相同的地方在於：該下樁單元3的樁體21的外徑，大於所述上樁單元4的樁體21的外徑。利用外徑稍大的該下樁單元3，擴複合式混凝土樁的部面積，以增加複合式混凝土樁的承載力。

在實際應用時，該下樁單元3的樁體21的外徑一般可以是該上樁單元4的樁體21的外徑再擴大10至40厘米，即每一側約擴大5至20厘米最為合適。於本實施例中，該上樁單元4的樁體21的外徑是1.0米，該下樁單元3的樁體21的外徑是1.2米，比該上樁單元4的樁體21的外徑每一側各擴大了10厘米，外徑擴大比率為1.2/1.0=120%。該上樁單元4的樁體21的外緣面積=π/4*1.02=0.7854m2，該下樁單元3的樁體21的外緣面積=π /4*1.22=1.1310m2，面積擴大比率約為=1.1310/0.7854=144%，意思是樁端承載力增加了約44%。

參閱圖34，本發明複合式混凝土樁之第五實施例大致是與該複合式混凝土樁的第二實施例相似，不相同的地方在於：該下樁單元3的樁體21的混凝土樁壁211具有一與該上樁單元4的樁體21外徑相同的上段218，及一外徑大於該上段218的下段219。由於樁端承載力與樁的底端面積相關連，本實施例不只可以達成與該第四實施例相同的功效，還可節省成本。

參閱圖35，本發明複合式混凝土樁之第六實施例大致是與該複合式混凝土樁的第一實施例相似，不相同的地方在於：該下樁單元3是本案圖24所示混凝土樁之第三實施例。由於本實施例大致是與該第一實施例相似，因此，除了可以達成與該第一實施例相同的功效外，直接以封板25封擋該通孔216，可以節省材料以降低成本。

參閱圖36，本發明複合式混凝土樁之第七實施例大致是與該複合式混凝土樁的第六實施例相似，不相同的地方在於：該下樁單元3是本案圖25所示混凝土樁之第四實施例，以該盲孔217容置填芯混凝土52，提供另一種態樣供使用者選擇。

參閱圖37，本發明複合式混凝土樁之第八實施例大致是與該複合式混凝土樁的第六實施例相似，不相同的地方在於：該下樁單元3是本案圖27所示混凝土樁之第五實施例，以該盲孔217容置填芯混凝土52，配合呈尖錐狀的擋止部213可以利用打樁機(圖未示)直接打擊入地下土層，或利用壓樁機(圖未示)壓入地下土層，提供另一種態樣供使用者選擇。

參閱圖38，本發明複合式混凝土樁之第九實施例，大致是與該複合式混凝土樁的第六實施例相似，不相同的地方在於：該下樁單元3的封板25是封擋於該通孔216中。所述水平強化機構22設置在該封板25的上方，而所述軸向連結鋼筋511及該填芯混凝土52也位於在該封板25之上方。

一般而言，該下樁單元3的樁體21的混凝土樁壁211主要是由高強度混凝土構成，一般的強度都高達500kg/cm2(約為49N/mm2或約7117psi)至800kg/cm2(約為78N/mm2或約11387psi)，而使用的填芯混凝土52的強度一般都只在210kg/cm2(約為20N/mm2或約2989psi)至350kg/cm2(約為34N/mm2或約4982psi)之間，相形之下，該下樁單元3的樁體21的混凝土樁壁211的強度高出填芯混凝土52甚多。

而該下樁單元3是位於整體複合式混凝土樁的最下端，當來自上方基礎台200的重量，經過該上樁單元4而傳遞至該下樁單元3時，只要該封板25與該接合處C的距離能滿足所述軸向連結鋼筋511的錨定握持所需長度，即可將力量傳遞到該下樁單元 3的混凝土樁壁211，再傳遞給周圍及底部的土壤，而達到本發明的目的，並不需要該封板25以下的填芯混凝土52來補助傳遞。

而且該軸向強化單元5已跨越接合處C，因此，本實施例確實足以繼續傳遞基礎承台200的荷重，不用擔心因接合處C鏽蝕所造成之結構弱化與可靠度降低等問題。在實際應用上，該封板25為鋼板，且該封板25與該接合處C的距離，一般不小於2米。

參閱圖39、40，說明本發明複合式混凝土樁的工地施作方法，是以包含一上樁單元4、一下樁單元3與一軸向強化單元5的複合式混凝土樁作說明。

該上樁單元4與下樁單元3的樁體21尺寸為外徑100厘米、內徑72厘米、長度16米。而該上樁單元4與下樁單元3接近兩端的水平強化機構22的間距是30厘米，中間部份的水平強化機構22的間距是60厘米。兩端間距較密的設計是用來補強接合處C、與基礎承台200(顯示於圖37)連結處，以及底部與土壤間的強度。

而所述水平強化金屬件221是如圖40所示概呈井字型，且直徑為16毫米、降伏強度為2800kg/cm2(約為274N/mm2或約39853psi)的竹節鋼筋，兩相水平間隔而不重疊之水平強化金屬件221的間距是50厘米，進而於中央處形成一50厘米X50厘米的矩形穿置空間；該軸向強化單元5有28支軸向連結鋼筋511，每一軸向連結鋼筋511是直徑35亳米、降伏強度為4200kg/cm2(約為 412N/mm2或約59779psi)的竹節鋼筋，而該填芯混凝土52的抗壓強度為280kg/cm2(約為27N/mm2或約3985psi)。

先以機具61在鑽掘出深度15米的臨時工作孔62；接下來，在該臨時工作孔62中設置一鋼套管63，用以在長時間的施工期間，保護該臨時工作孔62的孔壁土壤，不致崩塌。然後，將該下樁單元3吊置在該臨時工作孔62中，突出地面約1米；之後，再將該上樁單元4吊置在該下樁單元3的上方，以銲接方式銲合將該上樁單元4的第二環狀開口端板24與該下樁單元3的第一環狀開口端板23。

再將所述軸向連結鋼筋511分次吊置入該上樁單元4與該下樁單元3的通孔216中，直至觸抵或接近該下樁單元3封板25，最後以特密管混凝土灌漿施工方式，將口徑6英吋(約為15厘米)的特密管64伸入該穿置空間中，以將該填芯混凝土52灌注入該上樁單元4與該下樁單元3的通孔216中，在灌注同時也逐步拔出該特密管64。

參閱圖41，並一併回顧圖39、40，進一步以機具61在正確的位置鑽掘出孔徑為1.4米、深度為31.8米的樁孔65，然後，在樁孔65內部填滿水泥漿66以穩定該樁孔65的孔壁土壤不致崩塌，同時也作為該上樁單元4與該下樁單元3與地下土壤間的結合加強介質。之後將填芯混凝土52尚未乾硬的該複合式混凝土樁吊置入該樁孔65中，而達到沈樁的目的。

由於該填芯混凝土52的黏稠度大於該水泥漿66，即使該樁孔65中的水泥漿66溢滿，也不會與該填芯混凝土52衝突或混合而影響質量。待該樁孔65中的水泥漿66與該填芯混凝土52乾硬後就完成混凝土樁的施作作業。

當以上施作方法製成之複合式混凝土樁的接合處C鏽蝕後，仍能提供：抗拉力=軸向連結鋼筋數*鋼筋斷面積*鋼筋強度=28支*(π/4*3.52)*4200kg/cm2=約1131 ton，以及更高的抗壓力。

而且由於該上樁單元4與該下樁單元3是在工廠中預製生產，不僅生產速度很快而且質量穩定，之後，在工地，以機具61進行鑽孔的速度相當快。因此，本發明複合式混凝土樁的施作方法的工期可以大幅縮短至傳統現場灌注樁的1/2以下，而且質量遠優於現場灌注混凝土樁。可以說是兼具預製樁和場鑄樁的優點，並改善現場灌注混凝土樁質量不穩定、施工工期長且成本高的缺點。當複合式混凝土樁的長度較長時，例如樁長為70米，可以在樁孔65中加設如圖39所示的鋼套管63(例如全長度或半長方式)以保護樁孔65的孔壁土壤不崩塌，以便利施工；或者土層的岩土條件(或稱地質條件)較嚴苛時，例如遭遇礫石土層或破碎岩層等，該機具61也可以使用抓斗機械取土或設置鑽頭鑽齒以破堅鏟土，這些都是目前普遍使用在土木工程上的樁孔鑽掘方式。

參閱圖42，本發明複合式混凝土樁的另一種工地施作方法，大致是與該前述施作方法相似，不相同的地方在於：該填芯混凝土52並非一次灌滿，而是在接近該上樁單元4的樁頂的第一環狀開口端板23處留下一段長度未灌注；而且所述軸向連結鋼筋511未突出該上樁單元4的樁頂的第一環狀開口端板23。等到將該複合式混凝土樁吊置入該樁孔65後，再以鋼筋續接器(圖未式)延長所述軸向連結鋼筋511以突出在該上樁單元4的第一環狀開口端板23，未灌注填芯混泥土的部分，則是在灌注該基礎承台200時一併灌注。

所述軸向連結鋼筋511在樁頂處的延長，除了以鋼筋續接器(圖未式)延長的方式外，仍可以用土木施工現場中普遍使用的瓦斯鎔接的方式予以延長所述軸向連結鋼筋511；或者使用鋼筋搭接的方式，這些都是一般工程上使用來延長鋼筋長度的施工方法，也可以達到所述軸向連結鋼筋511的延長的目的。由於鋼筋的工廠生產長度有限制，出廠長度一般都在14米以下，上述的鋼筋延長方式也可以運用到所述軸向連結鋼筋511在樁身中的延長。

由於本施作方法大致是於前述施作方法相同，因此，除了可以達成與前述施作方法相同的功效外，也提供另一種施作方法供使用者選擇。

參閱圖43、44，說明本發明複合式混凝土樁的另一種工地施作方法，大抵和前述的二種工地施作方法相同，不相同的地方在於：在臨時工作孔62的工作階段，只是銲接結合該上樁單元3及該下樁單元4，但並不將軸向連結鋼筋511插入，也不將該填芯混凝土52灌入該上樁單元3及該下樁單元4。

接著將相互結合的該上樁單元3及該下樁單元4置入內部填滿水泥漿66的樁孔65，再將所述軸向連結鋼筋511插入該上樁單元3及該下樁單元4內，然後以該特密管64將該填芯混凝土52灌注在該上樁單元3及該下樁單元4內，在灌注同時也逐步拔出該特密管64。待該樁孔65中的該水泥漿66與該填芯混凝土52乾硬後就完成該複合式混凝土樁的施作作業。

不在臨時工作孔62進行大量的軸向連結鋼筋511的置入工作和填芯混凝土52的灌注工作。除了可避免在高處進行軸向連結鋼筋511置入工作和填芯混凝土52的灌注工作，降低自臨時工作孔62中吊起樁體的重量，減少工作人員的危險性外，也更能確保填芯混凝土52灌注的質量要求。

綜上所述，本發明混凝土樁利用所述沿該樁體21的全長間隔設置，而且每兩相鄰的間距不大於該樁體外徑的1.2倍的水平強化機構22，以提升整體強度並穩定傳遞荷重。再配合該軸向強化單元5，本發明複合式混凝土樁還能提升上下結合的該下樁單元3與該上樁單元4間的結合強度，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。